Сабақтың технологиялық картасы

Пәні: Медициналық биофизика.

Күні:

Тобы: Ф1К

Тақырыбы: 6. Кардиомиоцитте әрекет потенциалдың пайда болуы

Сабақтың мақсаты:

• Білімділік кардиомиоцитте әрекет потенциалының пайда болу салдарын түсіндіру

• Дамытушылық: студенттердің алған білімдерін іс жүзінде ұштастыруға, логикалық ойлау қабілеттерін, ойын технологияларын арқылы дамыту, компьютерлік сауаттылықтарын арттыру.

• Тәрбиелік: өз жеріне, еліне деген сүйіспеншілікке баулуды арттыру, оның қадір-қасиетін ұғынуға, іскерлікке, ұқыптылық тәрбиелеу.

Сабақтың типі: аралас сабақ

Сабақтың қамтамасыздандырылуы:

• оқу көрнекілік құралдар: презентация

• үлестірмелі материалдар: тест, үлестірме қағаздар

• ТОҚ: компьютер

Өз бетінше жұмыс: сұрақ – жауап

Сабақтың өту барысы

Ұйымдастыру кезеңі: (5 мин)

• Оқушылардың біліктілігі мен дағдысын тексеру: (25 мин)

1. Потенциал деген қандай ұғым?

2. Әрекет потенциалы дегеніміз не?

3. Әрекет потенциалы жүйке талшықтар бойымен қалай таралады?

• Жаңа тақырыптың мазмұны мен жүйесі (конспект): (40 мин)

Мембраналық потенциалдың пайда болуы туралы алғашқы теорияны Бернштейн ұсынды. Ал оны Ходжкин, Хаксли және Катцтар тәжірибе жүзінде тексеріп дұрыстығын дәлелдеді. Бұл теорияға сәйкес тыныштық пен әрекет потенциалы мембраналық түрге жатады. Ол жасуша мембранасының иондарды таңдап өткізу әсерінен, жасушаның іші мен сыртқы орталарындағы иондардың таралуының әртүрлі болуынан болады. Себебі сыртқы ортаға салыстырғанда калий ионы жасуша ішінде 20-40 есе көп, ал керісінше сыртқы ортада натрий ионының концентрациясы ішке салыстырғанда 10-20 есе көп болады. Калий иондарының оң зарядтары жасуша ішіндегі органикалық аниондармен (аспарагинді, уксусты, пирожүзім т.б.) орны толып (компенсацияланып), орта электрлік бейтарап күйге енеді. Ходжкин, Хаксли және Катц теорияларына сәйкес қозбаған күйдегі мембрана негізінен калий иондарын ғана өткізеді. Концентрациялық градиент салдарынан калий иондары сыртқы ортаға қарай тасымалданады, ал натрий иондары мембрана арқылы өте алмайды, осының салдарынан мембрананың сыртқы беті оң, ішкі беті теріс зарядталады. Сыртқы ортаға өткен калий иондары сол ортадағы оң зарядтармен қосылып ортаны оң зарядтайды. Калии иондары өзімен бірге оң зарядтардың біраз бөлігін ала кетеді, соның салдарынан мембрананың ішкі беті теріс зарядталынады (3 сурет). Бұл үдеріс иондардың ағынында динамикалық тепе - теңдік орнағанға дейін жүреді.

Егер тыныштық потенциалы калий иондарының цитоплазмадан сыртқы ортаға қарай бағытталған диффузия әсерінен деп қарастырсақ, онда оның шамасын Нернст теңдеуінен.

анықтауға болады: (3), мұндағы [K]I [K]e – клетканың ішкі мен сыртқы орталарындағы калий иондарының концентрациясы. Нернст теңдеуі арқылы әр түрлі жасушалар үшін есептелінген потенциалдар айырымының мәні мен, тәжірибе арқылы анықталған мәні жақын болады.

Биопотенциалдың пайда болуының калилік механизмі жүргізілген тәжірибелер арқылы толығымен дәлелденді. Сыртқы ортадағы калий конццентрациясын үлкен шамада өзгерткенде потенциал шамасы (3) өрнекке сәйкес өзгереді, ал бұл орталардағы калий концентрациясын бірдей етіп алғанда тыныштық потенциалының шамасы нольге тең болды.

Дәл жүргізілген зерттеулер мембрананың шамалы дәрежеде натрий мен хлор иондарында өткізетінін көрсетті. Олай болса тыныштық потенциалы осы үш K+, Na+ және Cl- иондарының диффузиясы әсерінен пайда болады. Оның шамасы Гольдман-Ходжкин- Катц теңдеуі арқылы анықталынады:

(4), мұндағы РК, РNa, РCl - мембрананың иондарды өткізгіштік коэффициенті, [K], [Na] және [Cl] иондардың жасуша ішіндегі (i) және сыртындағы (e) концентрациясы.

Ходжкин және Катц мәліметтері бойынша, кальмар аксонының тыныштық күйдегі өткізгіштік коэффициенттерінің ара қатнасы:

PK : PNa : PCl = 1: 0,04 : 0.45 -ке тең болады.

Сыртқы факторладың әсерінен жасуша қозған күйге көшеді, бұл жасушаның тітіркендіргіштерге берген жауабы. Жасуша мембранасының электрлік күйі, яғни потенциалдар айырымының өзгеруі жасуша қозуының басты белгісі болады. Ходжкин мен Хакслидің алып кальмар аксонына жүргізген тәжрибелерінің нәтижесі негізінде әрекет потенциалы мембрананың натрий ионын концентрациялық градиент әсерінен жасушаның ішіне қарай өткізуінің ұлғаюының арқасында пайда болатындығын және ол мембрананың тыныштық потенциалын кемітуге алып келетіндігін анықталды. Натрий иондарының жасуша ішіне қарай ағысы мембрананың ішкі бетін оң зарядтауға жететіндей, концентрациялық градиентті теңестіретіндей шамаға жеткенше жалғасады, бұл натрий иондарының жасуша ішіне енуін тежейді ( 3 сурет, « В» нүктесі). Осындай құбылыстың нәтижесінде тыныштық потенциалы 0-ге дейін кеміп, ары қарай «В» нүктесіне дейін өсе бастайды. Бұл құбылысты деполяризация (поляризациялануға қарсы) деп атайды. Потенциал шамасы «В» нүктесіне жеткенде мембранадағы натрий арналары жабылып, калий арналары ашылады. Соның нәтижесінде калий иондарының сыртқа қарай шығуы артып, натрий иондары әсерінен пайда болған оң потенциалды кемітеді. Бұл құбылыс потенциал шамасы «С» нүктесіне жеткенге дейін жалғасып, жасуша қайта қозбаған күйге көшеді. Ходжкиннің мәліметі бойынша қозған күйдегі кальмар аксонының өткізгіштік коэффиценті PK : PNa : PCl = 1: 20 : 0,45 тең болған, ал тыныштық күйде бұл көрсеткіш PK : PNa : PCl = 1 : 0.04 : 0,45 болатын. Олай болса, қозу фазасы кезінде хлор мен калий иондарын өткізу дәрежесі өзгермейдін, ал натрий үшін бұл шама 500 есе артады.

Потенциалдың пайда болуының калий-натрий механизмінен басқада түрлері болады. Мысалы, сулы Хара жасушасындағы мұндай құбылыстар хлор иондарының диффузия әсерінен болады. Сонымен қатар кальций иондары диффузиясы әсерінен кей жасушаларда мембраналық потенциадлдың реверсиясы орын алатындығы анықталды. Бұл бірыңғай салалы, жатыр, тамыр ішектің талшықты бұлшық еттерінде, қуыс мүшелерде кездеседі.

Ходжкин-Хаксли жүргізген тәжрибелер нәтижесінде және математикалық заңдылықтар негізінде, қозған орталар үшін әрекет потенциалының шамасы мына теңдеумен анықталады:

мұндағы j-мембрана арқылы өтетін жалпы ток тығыздығы, C- мембрананың бірлік ауданының сиымдылығы, j - әрекет потенциалы, j_j – K, Na, Cl иондарына сәйкес тыныштық потенциалы, , , - мембрананың толығымен ашық арналар үшін сәйкес иондардың меншікті өткізгіштігі, n – калий, m – натрий иондары үшін ашық арналардың үлесі, h – жабылмайтын натрий арналарының үлесі.

Жүйке талшықтары миелинді (жұмсақ, майлы) және миелинсіз (жұмсақ емес, майсыз) болып бөлінеді. Миелинсіз жүйке талшықтары цитоплазмалық мембранамен жабылған цилиндірлік біліктен (ось) тұратын аксоплазмадан құралған. Оны Шван жасушалары бір рет орап тұрады.

• Жаңа материалды бекіту, біліктілік пен дағдыны қалыптастыру: (15 мин)

1. Кардиомиоцит дегеніміз не?

2. Кардиомиоцитте әрекет потенциалы қалай пайда болады?

3. Ходжкин – Хаксли жүргізген тәжірибе?

4. Потенциалдың пайда болуының түрлері?

5. Жүйке талшықтары дегеніміз не?

Сабақтың қортындысы: (3 мин)

• Рефлексия:

Кандай жаңа ұғымдармен таныстыңдар?

Өз мақсаттарыңа жеттіңдер ме?

Қандай қиындықтармен жолықтыңдар?

Болашақ маман ретіндегі тақырыпқа көз-қарасың қандай?

• Бағалау:

Сабаққа белсене қатысқан, жұмысты толық орындаған студенттерді бағалау. Бағаны оқу журналына қою

• Үй тапсырмасы: (2мин)

Тест құрау, слайд жасау

БЕКІТЕМІН

Директордың оқу әдістемелік

жұмысы жөніндегі орынбасары

Жантелиева Л.О.

«____»__________2016 ж.